Özet
Agregalarda bulunan reaktif silis ile beton boşluk çözeltisinde yer alan ve ağırlıklı olarak çimento kaynaklı olan alkaliler ara-sında oluşan reaksiyona alkali–silis reaksiyonu denilmektedir. Reaksiyonun 1940’ların başında tanımlanmasından bu yana, konu ile ilgili çok sayıda araştırma
yapıl-mıştır. Araştırmalar sonucunda kayda değer bilgi birikimi oluşmasına rağmen, halen, konu ile ilgili tam anlaşılmayan ve daha fazla araştırma gerektiren husus-lar mevcuttur. Bu bildiride reaksiyonun oluşma ve genleşme mekanizması, or-taya çıkan ürünler ve bunların özelikle-ri ile reaksiyonu etkileyen faktörler ve hasarın teşhisi ile ilgili literatür taraması sunulmuştur.
1. GİRİŞ VE TARİHÇE
Alkali silis reaksiyonu (ASR), beton ag-regalarında bulunan reaktif silis ile beto-nun boşluk çözeltisinde bulunan hidrok-sil ve alkali iyonlarının reaksiyonudur. Bu reaksiyon, betonda nem etkisiyle genleşen alkali-silis jelinin oluşmasına neden olur. Betonda genleşme sonucu meydana gelen çekme gerilmeleri çatla-maya yol açar.
Betonda ASR kaynaklı hasar ilk olarak yaklaşık 70 yıl önce Stanton tarafından kanıtlanmıştır. Türkiye’de, ASR ile ilgili ilk doküman 1975 yılında basılmıştır [1]. Yazıda ülkemizdeki bazı barajlarda kullanılan agregaların %30’unun kimyasal deney yöntemine göre (ASTM C289) reaktif olduğu bildirilmiştir.
Herhangi bir hasar belirtisi görülmeyen söz konusu barajların betonlarında, bu agregalar ile düşük alkali içerikli çimento ve uçucu kül kullanıldığı rapor edilmiştir. Bahis konusu yıllarda Türkiye’de üretilen çimentoların %85’inin düşük alkali
içerik-li olduğu biiçerik-linmektedir. Ancak çimento fabrikalarının ıslak üretim yönteminden kuru yönteme geçmesiyle, çimentoların alkali içeriğinde kayda değer artış oluş-muştur. Şöyle ki 1996 yılında üretilen çimentoların eşdeğer alkali içeriğinin %0.81-%0.97 arasında olduğu ve günü-müzde de bu rakamın kayda değer mer-tebede değişmediği açıklanmıştır [2].
Ülkemizde ASR sonucu ilk hasar, 1995 yılında İzmir yöresindeki bazı karayolu köprülerinde yaygın çatlakların gözlemlenmesi ile ortaya çıkmıştır. Yapılan inceleme sonucunda, beton üretiminde kullanılan Gediz ve Nif nehri yatak ve teraslarındaki doğal iri ve ince agregaların içerdiği %3’un üzerindeki reaktif camsı riyolitin ASR’ye yol açtığı anlaşılmıştır [3]. Daha sonraki çalışma ve incelemeler, reaksiyonun İzmir (1) yöresi-ne has olmadığı, Ülkenin, Aliağa (2) [4], Niğde (3) [5], Afyon (4) [6], Sivas (5) [7], Fırat havzası (6) [8], Deriner Çoruh havzası (7) [9], Ankara (8) [10] ve Sakarya (9) [11] gibi diğer bölgelerinde de bulunan bazı agregaların ASR oluşturacak özelikte olduğunu ortaya koymuştur (Şekil 1).
Bu bildiride reaksiyonun oluşma ve genleşme mekanizması, ortaya çıkan ürünler ve bunların özelikleri ile reaksiyonu et-kileyen faktörler irdelenmiştir.
Betonda Alkali-Silis Reaksiyonu:
Bir Derleme*
* Beton 2013 Hazır Beton Kongresi’nde sunulmuştur.
(1) Ege Üniversitesi Mühendislik Fakültesi İnşaat Mühendisliği Bölümü, kambiz.ramyar@ege.edu.tr Kambiz Ramyar 1
Alkali-Silica Reaction In
Concrete: A Review
The reaction between reactive silica in aggregate and alkalis of the concrete pore solution, coming mainly from cement, is called
alkali-silica reaction. Since the recognition of the reaction in early 1940s, a great amount
of research was carried out, resulting in a considerable accumulation of knowledge. In spite of this, there are still some aspects of the
reaction which are not well understood and need further investigation. In this paper, a literature survey on the mechanisms of reaction
formation and its expansion and the reaction products thus formed as well as the factors influencing the reaction and diagnosis of the
ASR damage are presented.
70
HAZIR
BETON
.DVÐP$UDOÐN
November - December
Şekil 1. Türkiye’de ASR’ye neden olabileceği tespit edilmiş
agregaların konumları
2. ÇİMENTO HAMURU BOŞLUK ÇÖZELTİSİ
Reaktif agrega içeren betonda alkali silis reaksiyonu oluşum potansiyeli büyük ölçüde boşluk çözeltisinin kompozisyonu-na bağlıdır. Çözelti, reaktif silisin reaksiyon ortağı ve rutu-bet sağlayıcı olarak rol almaktadır. Portland çimentosunun hidratasyonu sonucu oluşan betonun boşluk çözeltisi, sod-yum, potassod-yum, kalsiyum ve hidroksil iyonları içermektedir. Bu iyonların boşluk çözeltisindeki derişimi, ağırlıklı olarak, çimentonun kompozisyonuna bağlıdır. Düşük alkali içerik-li çimentodan üretilen betonun, boşluk çözeltisi pH’ı 12.7 ile 13.1 arasında değişirken, yüksek alkali içerikli çimentodan üretilen betonlarda bu değer 13.5 ile 13.9 arasında değişe-bilmektedir. Başka bir deyişle, çimentonun alkali içeriğinin yükselmesiyle betonun boşluk çözeltisindeki hidroksil iyonu derişimi 10 kat artabilir.Boşluk çözeltisindeki sodyum ve potasyum iyonlarının faz-lalığı, bir taraftan yük dengesinin sağlanması için, kalsiyum hidroksitten daha fazla hidroksil iyonunun çözülmesine ne-den olur. 20°C sıcaklıkta yüksek pH’a sahip çimento hamuru çözeltisinde, ilk 24 saatten sonra, diğer katyonların yeter-sizliğinden, [Na+]+[K+]≈[OH-] olur [12,13]. Diğer taraftan,
ar-tan boşluk çözeltisi pH’ı agregadan daha fazla reaktif silisin çözülmesine yol açar. Jel oluşumu, alkaliler (ve kalsiyum) ile çözülen silisin reaksiyonu ile gerçekleşir [14]. Kısaca, reaktif agrega üzerinde zararlı etki yaratan, betonun boşluk çözel-tisindeki yüksek hidroksil iyonu derişimi olduğu Hobbs [15] tarafından bildirilmiştir. Ayrıca, boşluk çözeltisinin alkali silis reaksiyonundaki önemi, hem hidrate hamurla hem de agrega taneleriyle yakın temas halinde olması ve iyon taşınmasında ana etmen olarak yer almasıdır [16].
Bazı araştırmacılar, reaksiyon hızı dışında, ASR’nin puzolanik reaksiyona benzer olduğunu öne sürmektedir [17,18,19]. İnce tanelerden oluşan mineral katkıda bulunan reaktif silisin, boşluk çözeltisindeki alkali hidroksitler ile hızlı reaksiyonu sonucu, az miktarda kalsiyum içeren, alkali-silis jeli oluşur. Zamanla kalsiyumun alkaliler ile yer değiştirmesi sonucu, jelin görece Ca/Si oranı (katkısız çimentondaki jele kıyasla) azalır. Ancak, puzolanik reaksiyon ile ASR’nin iki önemli farkı
unutulmamalıdır: 1) Puzolanik reaksiyonun ürünü olan C-S-H oldukça rijitken, ASR jeli su emerek genleşen karakterdedir. 2) Mineral katkının inceliğine bağlı olarak, bağlayıcı hamurda puzolanik reaksiyon ürünleri daha homojen dağılırken ASR ürünleri agrega-hamur geçiş bölgesi (ITZ) veya agregadaki çatlaklarda yer almaktadır [20].
3. ASR OLUŞMA MEKANİZMASI
Çimentonun hidratasyonu sonucu, tabakalar halinde CH ve lifli veya çubuksu yapıda C-S-H gibi katı ürünlere ilaveten önemli miktarda ve farklı boyutta boşluk oluşur. Öte yandan, suya batırılmış bir silis taneciğinin yüzeyi, artan yüzey alanı ve düzensizliğine bağlı olarak artış gösteren, zayıf bir asidik karakterdedir. Silisin özü silisyum atomuna bağlı 4 oksijen atomundan oluşan silis dörtyüzlüsüdür. Oksijen atomları bir valansları ile silisyuma bağlı olup diğer valansları serbest olduğundan, silis dörtyüzlüsünün serbest dört negatif bağı mevcuttur. Normalde, saf suda bile yüzey oksijenleri hid-roksile haldedir. Yüzey araştırmaları bu karışık yüzeyin bir kaç atom, bazen onlarca atom derinliğinde olduğunu ortaya koymuştur. Agregaların alkalin ortamda hidroksile olma po-tansiyelleri artar. İyi kristalize olmuş kuvars için de böyle bir potansiyel söz konusudur, fakat, hidroksile olma hızı oldukça yavaştır. Sıcaklık, reaksiyonu belirgin şekilde arttırır, hidro-termal koşullarda ince öğütülmüş kristalin kuvars oldukça reaktiftir. Ancak, amorf silis içeren agregalar normal ortam koşullarında bile kristalin kuvarsa kıyasla oldukça hızlı hid-roksile olur [16].
ASR jelinin kimyasal kompozisyonu oldukça değişkendir. Normal ortam koşullarında reaksiyonun gelişimi ile ilgili çok sayıda araştırma yapılmıştır. Dent-Glasser vd’ne [21,22] göre, reaksiyonun ilk aşamasında yüksek pH’a sahip boşluk çözelti-si, agreganın siloksan (Si-O-Si) bağlarını silanol (Si-OH) bağ-larına dönüştürür. Opal gibi boşluklu ve su içeren silisli agre-gaların yapısında fazlaca silanol bağı bulunmaktadır. Asidik karakterde olan bu silanol grupları bazik olan boşluk çözel-tisi ile reaksiyona girmeye yatkındır. Silanol grupları, hid-roksil iyonlarının ikinci saldırısı ile SiO- formuna dönüşerek
su içinde dağılır. Negatif yüklü SiO-, pozitif yüklü sodyum,
potasyum ve kalsiyum iyonlarını, oluşan jelin içine çekerek aşağıda gösterildiği gibi denge sağlamaya çalışır:
H0.38SiO2.19 + 0.38 NaOH = Na0.38SiO2.19 + 0.38H2O (1)
Yukarıdaki reaksiyonda ortamın iyon dengesi Na2O yardı-mıyla kurulmuştur. Diğer katyonlar da bu reaksiyona katı-lır. Üçüncü aşamada daha fazla siloksan köprüsü hidroksil iyonlarının etkisinde SiO- formuna dönüşerek hasara uğrar
[16]. Son aşama, jelin su emerek genleşmesi ve reaksiyon bölgesi yakınlarında mikro-çatlakların oluşmasıdır.
Zaman-la bu çatZaman-lakZaman-lar birleşir, çoğalır ve betonun yapısını tahrip ederek elemanda hasar meydana getirir. Bazı durumlarda bu çatlaklardan betona sızan diğer zararlı maddeler oluşan hasarı arttırabilir. Betonun içinden akan su etkisiyle süzül-me ve yüzeyde çiçeklensüzül-me görülebilir. Çatlakların etraftaki çimento hamurunda ikincil kaba kristalin etrenjitin ve ikincil portlanditin oluşumu da gözlemlenmiştir. Bu tür oluşumların gözlemlendiği betonların çoğunda sülfat seviyesi normaldir. Bu durum, etrenjit oluşumunun dış kaynaklı sülfat etkisiyle olmadığını, gerekli sülfatın ise betonun içinden sağlandığını göstermektedir. Betonda alkali silis jeline doğru taşınan boş-luk çözeltisiyle gelen sülfat iyonlarının etrenjit oluşumunu sağladığı öne sürülmektedir [23].
4. PESİMUM ORAN
Betondaki potansiyel reaktif bileşenler ile genleşme arasın-da doğrusal bir ilişki yoktur. En yüksek genleşmeyi sağlayan reaktif bileşenler oranına “pesimum oran” denilmektedir. Re-aktif bileşenler oranı bunun altında veya üstünde olduğunda, genleşme azalmaktadır. Pesimum oran agregadaki reaktif malzemede olduğu gibi betonun alkali içeriği için de söz ko-nusudur [15,24,25,26,27]. Pesimum oran farklı reaktivite po-tansiyeli olan bileşenler için farklı olabilir. Opal içerenler gibi hızlı reaktif agregada maksimum genleşme, genelde %10’un altındaki gibi düşük reaktif silis içeriklerinde oluşmaktadır. Ancak, yavaş reaktif agregada pesimum oran, %100’e varan değerlerde, yüksek olabilir. Başka değişle bu agregalar pesi-mum oran göstermeyebilir [28,29].
Reaktif agregaların olası pesimum oranlarının bilinmesi farklı reaktif bileşen oranlarında hazırlanan deneme karışımlarıyla belirlenebilmektedir. Genelde pesimum oranındaki betonlar-da ASR genleşmesini azaltmak için, çimentonun yeterli bir bölümü yerine, mineral katkı kullanılmasının etkin olduğu bilinmektedir. Ancak, bazı uçucu küllerin, çok düşük oranda özellikle düşük alkali içerikli çimento yerine, kullanıldığında daha fazla genleşmeye yol açabileceği belirtilmiştir [20,30]. Bunun uçucu kül tarafından sisteme ilave edilen suda çözü-len alkalilerden kaynaklandığı açıklanmıştır [20].
5. ASR ÜRÜNLERİNİN KOMPOZİSYONU
ASR ürünlerinin kompozisyonu ve dokusu boşluk çözeltisinin kompozisyonuna, reaktif silisin tipine, reaksiyon sıcaklığı-na ve reaksiyosıcaklığı-na giren ürünlerin yoğunluğusıcaklığı-na bağlı olarak çeşitlilik göstermektedir. Ayrıca, bu ürünlerin bahis konusu özeliği zamanla ve betondaki konumu ile değiştiği bilinmek-tedir [31,32]. Reaksiyona uğramış betonun çatlaklarında yer alan jel, genelde transparan ve reçinemsidir. Jel örneklerinin viskoziteleri arasında da kayda değer fark bulunabilmektedir. Bazı jeller yeterince sıvı olup çatlaklar arasından akarakbe-ton boşluklarını tamamen veya kısmen doldurabilmektedir. Genelde, jeller havayla temas sonucu zamanla karbonatlaşa-rak, beyaz ve kuru bir hal almaktadır [25].
ASR ürünlerinin kompozisyonu ve morfolojisi ile ilgili bil-gi birikimi tarayıcı elektron mikroskobu (SEM) kullanımı ile artış göstermiştir. Bu araştırmaların sonucunda jelin, farklı oranlarda silis, daha az fakat yine farklı oranlarda kalsiyum ve alkali içerdiği anlaşılmıştır (Çizelge 1). Çok düşük alkali içerenler hariç, çoğu zaman klinkerin K2O/Na2O oranının 1 ile 3 arasında değiştiği ve bunun jel kompozisyonuna yansıdığı bilinmektedir. Reaksiyonu hızlandırmak amacıyla beton ka-rışımına eklenen Na2O veya K2O’ya, veya buz çözücü tuzlar, deniz suyu ve laboratuar deney ortamı gibi dış alkalilerin et-kisine maruz betonlarda bu oran ile birlikte kalsiyum ve al-kalilerin görece miktarının da değiştiği açıklanmıştır [20,33].
ASR ürünleri oluşumunun, agreganın petrografik özeliği, ya-pısı ve dokusu ile birlikte [34] yavaş veya hızlı reaktif oluşuna ve pesimum oran göstermesine bağlı olduğu bilinmektedir [35]. Fakat bu konuda agrega özeliklerinin tek etken olmadı-ğı da bildirilmektedir. Aynı numunenin farklı, fakat, eşdeğer yerlerinde kalsiyum içeriği bakımından oldukça farklı jeller tespit edilmiştir [20,36,37]. Jelin, kalsiyum içeriğinin çimen-to hamurundaki çatlaklarda, silis içeriğinin ise bunun tersine hamurdan uzaklaştıkça artan şekilde ve agrega içinde daha fazla olduğu ölçülmüştür. Alkalilerin kalsiyum ile yer değiştir-mesi sonucu, kalsiyum içeriği yüksek jel iri agregadan uzak-taki çatlaklarda bulunmuştur. Genleşmenin, reaksiyonun mertebesi veya oluşan jelin miktarından ziyade, jelin kalsi-yum içeriğine bağlı olduğu belirlenmiştir [20,32,38].
ASR jelinin görsel incelemesine dayalı bir çalışmada [31] çimento hamurundaki çatlaklar ve hava boşluklarında amorf jele rastlanırken iri agrega taneleri içinde gülsü kristal yapıda ASR ürünleri belirlenmiştir. Moranville-Regourd [39], reaksi-yon ürünlerini jeller ve kristaller olmak üzere iki şekilde sı-nıflandırmıştır. Jelleri masif (yoğun) veya süngersi görünüm-lü olarak tanımlamıştır. Jelin görünümündeki değişkenlik, SEM’de kuruma esnasındaki büzülmenin tipi veya miktarına bağlı olabileceği gibi, farklı kompozisyonlardaki jellerden de kaynaklanabileceği bildirilmiştir. Kristal yapıdaki ürünlerin tabakalı veya gülsü, dikensi veya çubuksu ve yapraksı olmak üzere tipik morfolojileri olduğu görülmüştür [40]. Farklı mor-foloji ve yapıda olan ASR ürünleri Şekil 2’de gösterilmiştir. Hızlandırılmış harç çubuğu deneyi sonucu oluşan reaksiyon ürünleri ile gerçek yapılarda görülen ASR ürünlerinin morfo-lojik ve kimyasal açıdan benzer olduğu açıklanmıştır.
Genel olarak, amorf jelin zamanla kristalize olduğu kabul edil-mektedir. Jelin kristalize olmasını açıklayan aşağıdaki meka-nizmalar öne sürülmüştür. Bazı araştırmacılar jelin, kuruma so-nucu kristalize olduğunu belirtmiştir [41]. Thordal Andersen ve
72
HAZIR
BETON
.DVÐP$UDOÐN
November - December
Thaulow [42] ile Thaulow vd [31], kristalize olmuş jellere genel-likle agrega içinde rastlandığını, çimento hamurundaki çatlak-larda ise daha az rastladığını açıklamıştır. Kristalize ürünler ile amorf yapıda olanlar arasındaki kimyasal kompozisyon farkının çimento hamuru boşluk çözeltisi ile agrega boşluklarında yer alan suyun kimyasal farkından kaynaklandığı öne sürülmüştür. Kurtis vd [43,44] alkali silis jelinin kalsiyum ve sodyum hidrok-sit çözeltisi içerisinde kristalize olduğunu, betonda oluşan ASR ürünlerinin genelde amorf yapıda olduğunu ve kristalize jele daha seyrek rastlandığını belirtmiştir. Peterson vd [36], çalış-malarında 1890’larda inşa edilen bir yapının beton örneklerinde fazla miktarda kristalize ASR ürününe rastlamıştır. İnceleme-ler sonucunda, kristalize ürüne kıyasla, amorf jelde sodyum ve potasyum iyon yoğunluğunun daha az olduğu buna karşın kalsiyum iyon yoğunluğunun daha fazla olduğu belirlenmiştir. Ayrıca, amorf jellerin, kristal ürünlere kıyasla, daha değişken kompozisyona sahip olduğu vurgulanmıştır. İncelenen betonun yaşı ve içerdiği kristal ürünün fazlalığı, kristalleşmenin zamanla meydana gelen bir oluşum olduğunu düşündürmektedir.
Şekil 2. a) 400x büyütülmüş masif ASR ürünü; b) 500x
bü-yütülmüş yarı kristalin çatlamış ASR ürünü c) 2000x büyü-tülmüş gülsü ASR ürünü d) 500x büyübüyü-tülmüş tabakalar ha-linde oluşan gülsü ASR ürünü [40].
Çoğunlukla, tamamen kurutulmuş örnekler üzerinde elektron sonda mikro-analizleyici (EDS) kullanılarak yapılan incelemeler, jel kompozisyonunun çok geniş bir aralıkta değiştiğini göster-miştir. Bu fark, bazı jel örneklerinin incelenmeden önce karbo-natlaşmaya maruz kalmasından kaynaklandığına bağlanmıştır. Buna ilaveten modern bilgisayarlarla düzeltilen mikro-analizler-de belirlenen elementlerin %100’e normalize edilmesinin ve bu mikro-analizlerde çoğu zaman atom numarası 11’in altında olan elementlerin belirlenememesinin bahis konusu farkın diğer ne-deni olabileceği vurgulanmıştır [25]. Çizelge 1’de farklı kaynak-lardan elde edilen jel analiz sonuçları görülmektedir [40].
6. ASR ÜRÜNLERİNİN GENLEŞME
MEKANİZMASI
Genleşme sonucu oluşan gerilme betonun çekme dayanımını aştığında çatlak meydana gelir. Başka bir ifade ile betonun çekme dayanımı, basınç dayanımının %7’si ile %11’i arasında olduğundan, %0.04-0.05 gibi genleşme birim deformasyonu betonu çatlatmaya yeterlidir [47]. Alkali-silis jelinin hasara yol açan özeliği su emerek genleşme olduğundan, genleşme-ye yol açan mekanizmalar incelenmelidir. Bu konuda farklı teoriler mevcuttur.
Absorblanma teorisine göre ASR genleşmesi, jelin
yoğun-luğuna, gelişme hızına ve fiziksel özeliklerine bağlıdır. Jelin gelişme hızı yavaş olduğunda, beton içinde yayılması sonucu içsel gerilmelerin oluşması önlenir. Jelin hızlı gelişmesi du-rumunda ise, içsel gerilmeler betonu genleştirip çatlatacak kadar yüksek olur [15].
Ozmotik basınç teorisine göre çimento hamuru, silikat
iyon-larına karşı geçirimsiz bir membran gibi davranır [48]. Bu membran, su, hidroksil iyonları ve alkali iyonlarının difüz-yonuna izin verirken, silikat iyonlarının difüzdifüz-yonuna engel olur. Bu durumda, reaksiyon oluşan her bölge, bu membran tarafından sarılmış çimento hamurunda artan bir basınç oluşturur. Hansen’e göre [48], beton boşluk çözeltisinin bu membrandan geçmesi reaksiyonu hızlandırır. Vivian [49], re-aksiyondan sonra da çatlamanın devam etmesi ve çimento hamurunun geçirimsiz bir membran gibi davranmasının ola-naksız olduğunu belirterek bu teoriyi eleştirmiştir [15].
Prezzi vd. [50], genleşmeyi kolloid kimyasındaki Guoy-Chap-man elektriksel çift tabaka teorisiyle modellemiştir. Sıvı içindeki katı yüzeylerde, izomorf iyon yer değişimi, kimya-sal reaksiyonlar veya iyon adsorpsiyonu sonucu elektriksel yük birikimleri oluşur. Katıyla temasta olan ilk iyon tabakası sabittir ve katı yüzeydeki negatif yüklerin tutabildiği pozitif iyonlardan oluşur. İkinci tabaka ise arta kalan pozitif yüklerle boşluk çözeltisindeki negatif yüklerden meydana gelir. İkinci tabaka daha geniştir ve katıdan uzaklaştıkça elektriksel po-tansiyel azalır. Her iki tabakadaki yüklerin cebri toplamı sıfır-dır. İkinci tabakanın yük durumuna bağlı olarak genişliği art-tıkça katı çevresinde bir genişleme meydana gelir. Tabakanın genişlemesi, buraya geçen alkali katyonların artmasıyla belir-ginleşir. Katyonların yer alabilme yeteneği, valansları, yoğun-lukları ve iyon çaplarının fonksiyonudur. Örneğin; potasyum katyonları önce silisle bağlanmamış olan oksijenler bölgesin-de, doygunluğa varınca da silisle bağlanmış oksijen bölge-sinde, yani siloksan bölgesinde tutulur. Ancak, lityum iyonu daha başlangıçta her iki bölge tarafından tutulmaktadır. Bu nitelik lityum katyonlarına önemli bir ayrıcalık sağlamaktadır.
Çift tabakadaki karşıt iyonların değerlikleri ne kadar büyükse veya bu iyonların yoğunluğu ne kadar fazlaysa çift tabaka kalınlığı ve suyun varlığında oluşan itki kuvvetleri o kadar küçük olmaktadır. Dolayısıyla, doğal puzolan, uçucu kül ve cüruf içeren harç çubuklarında yüksek miktarda Na2Oeşd ve düşük miktarda CaO/Na2Oeşd oranına sahip ASR ürünleri daha yüksek genleşmeler meydana getirmektedir.
Daha önce belirtildiği gibi, Diamond’a göre [51], betondaki ASR ürününün kompozisyonu zamanla çimento hamurundan kalsiyum iyonu toplamasıyla değişime uğramaktadır. ASR ürününün kalsiyum içeriği, ürünün betondaki yeri ve yaşına bağlı olarak değişmektedir. Powers ve Steinour’a [52] göre, beton boşluk çözeltisindeki kalsiyum iyonu/alkali iyonu yo-ğunluk oranı jel genleşmesini kontrol etmektedir. Bu oran yüksekse “şişmeyen” (veya şişmesi sınırlı) tipte karmaşık bir kalsiyum-alkali-silis-hidrat ürünü oluşması beklenir. Tersi du-rumda “şişen” tipte alkali-silikat-hidrattan oluşan ve az mik-tarda kalsiyum içeren jel ortaya çıkar. Wang ve Gillot [53], kalsiyum-alkali-silis jelinin şişmeyen özelikte olduğunda hem-fikir olmakla birlikte, ortamda aşırı miktarda kalsiyum hid-roksit bulunmasının reaksiyonu ilerleteceğini belirtmektedir. Araştırmacılar, kalsiyum iyonlarının ASR ürünlerindeki alka-lilerin yerine geçerek bunların ortama salıverilmesine neden olduğunu, açığa çıkan alkalilerin ise ortamdaki reaktif silisle reaksiyona girerek genleşmeleri arttırdığını belirtmiştir.
Chatterji vd’ne göre [54,55,56] kalsiyum hidroksit; sodyum, kalsiyum ve hidroksil iyonlarıyla su moleküllerinin reaktif taneciğin içine girişini hızlandırmaktadır. Yüksek kalsiyum iyonu yoğunluğu, silikat iyonlarının reaktif tanelerden dışarı sızmasını da azaltmaktadır. Sonuçta, reaktif tanelerin içine, dışarıya sızan silikat iyonlarından daha fazla sodyum, kal-siyum ve hidroksil gibi iyonların girmesiyle genleşme oluş-tuğunu, kalsiyum hidroksit ve sodyum klorürün bulunduğu karışık bir elektrolit ortamında, sodyum iyonları gibi daha kü-çük iyonlar daha büyük olan kalsiyum iyonlarına kıyasla içe-riye giren hidroksil iyonlarını daha rahat izlediği belirtilmiştir. Helmuth ve Stark [57], ASR ürünlerinin alkali silikat hidrat jeli ile farklı miktarda su ve alkali içeren zayıf kristalin kal-siyum silikat hidratların karışımı olduğu sonucuna varmıştır.
7. ASR’Yİ ETKİLEYEN FAKTÖRLER
Aşağıda ASR’yi etkileyen agrega özelikleri, betonun alkali içeriği, nem durumu ve ortam sıcaklığı ve dış alkaliler gibi diğer bazı faktörler ele alınmıştır.
7.1. Agrega Özelikleri
Kayacın oluşumu esnasında soğuma hızına bağlı olarak, si-lis, farklı doku ve kristal yapıda bulunabilir. Agregalardaki silisli mineraller, soğuma hızına bağlı olarak, amorf fazdan kristalin faza kadar değişik yapıda bulunabilir. Silisin kuv-vetli asit veya alkali ortamında çözünür olduğu, fakat, nötr pH seviyelerinde çözünürlüğünün azaldığı bilinmektedir. Si-lisli agreganın reaktivitesi kuvarsın serbest enerjisine bağlı-dır. Kafes yapısındaki kusurlar ve kristalleşme mertebesine bağlı olan bu enerji kuvarsın çözünürlüğünü belirlemektedir [20,26]. Amorf ve ince yapıda olan silisin, yüksek pH’a sa-hip çözücü ortamında, kristal yapıdaki kuvarstan daha kolay çözüldüğü bilinmektedir. Alkali reaktivite, silisin kalitesi ve jeolojik özeliklerine bağlı olarak diğer bir takım faktörlere de bağlıdır. Örneğin, kuvars kristalleri, oluşumu sırasında zorlanmışsa reaktif olabilir. Yapısında değişken miktarda su bulunduran ve amorf formda silis içeren opal oldukça re-aktiftir. Hızlı soğuma sonucu oluşan kristobalit ve tridimit, normal sıcaklıklarda stabil olmadığından reaktiftir [23,58]. Ayraıca, bazı volkanik camlar, çört, camsıdan kriptokristalin faza kadar asit volkanik kayaçlar, bazı argilitler, filitler, me-tamorfik grovaklar ile grovak, filit, şist, gnays, gnays granit, damar kuvarsı, kuvarsit ve kumtaşı içeren yüksek metamor-fik kayaçlar reaktif silis içerebilmektedir. Silisin ince doku-lu olması, alkaliler ile temas yüzey alanını yükselttiğinden, rektiviteyi artırabilmektedir.
Doğal olarak bulunan bu agregalara ilaveten, silis tuğlası, sentetik camlar ve bazı yüzey kaplamaları gibi bir takım si-lisli sentetik malzemenin de reaktif olabileceği bilinmekte-dir [14].
Reaktif agreganın tane büyüklüğünün ASR genleşmesin-de etkisi Stanton’dan beri araştırılmaktadır. Bu konuda iki önemli etki göz önüne alınmalıdır: 1) ince tanelerden oluşan reaktif agreganın reaksiyon hızı daha yüksektir, 2) uzun süre-li genleşmeler dikkate alındığında kaba agreganın genleşme-si daha fazla olabilir.
Bu konuda harç numunelerde yapılan çok sayıdaki araştırma, tane boyutunun belli bir sınıra (~0.02-0.07 mm’ye) kadar dü-şürülmesinin genleşme hızı ve miktarını arttırdığını, bu limi-tin altındaki tanelerin ise daha az genleşmeye neden olduğu-nu göstermiştir [35,49,59,60,61,62,63]. Mehta ve Monteiro [64], 1 ile 5 mm arasındaki reaktif agrega kullanıldığında gen-leşmelerin maksimum mertebede olduğunu vurgulamıştır. Helmuth ve Stark [57], iri tanelerin ince olana kıyasla reaksi-yondan aynı miktarda etkilenmediği için daha az genleşmeye yol açtığını belirtmiştir. Nishibayashi ve Yamura [65], sadece reaktif ince agrega kullanıldığında beton genleşmesinin ilk aşamalarda oluştuğunu ve ileriki zamanda sabit kaldığını,
ancak, sadece reaktif iri agrega kullanıldığı takdirde genleş-menin yavaş ve daha uzun sürede meydana geldiğini rapor etmiştir. Zhang vd [66], 0.15-10 mm arası silisli agrega tane boyutu küçüldükçe ASR genleşmelerinin arttığını, agrega bo-yutu arttıkça maksimum genleşmeyi veren çimento/agrega oranının azaldığını ve genleşmenin yavaş ilerlediğini öne sür-müştür.
Ramyar vd [67] bir tip doğal yuvarlak reaktif agrega ile aynı agreganın kaba tanelerinin kırılması ile elde edilen kırma agregayı kullanarak, tane boyutu ve köşeliliğinin ASR gen-leşmesine etkisini incelemiştir. Agrega gradasyonu, ASTM C1260 hızlandırılmış harç çubuğu deneyinde olduğu gibi se-çilmiştir. Sonuçta, %25 reaktif agrega içeren orta büyüklük-te kırma ve doğal agrega genleşme sonuçlarının birbirinden oldukça farklı olduğu, reaktif tane boyut etkisinin kırma ag-regada daha belirgin olduğu, daha küçük ve büyük agrega tanelerinde köşelilik etkili olmazken orta boy tanelerde köşe-liliğin genleşmeye etkili olduğu açıklanmıştır. Ayrıca, reaktif tane boyutları ayrı ayrı deneye tabi tutulan örneklerin toplam genleşmesi, tümü reaktif agregadan oluşan kontrol örneği-ne kıyasla daha fazla olduğu, Shayan’a [28] göre bunun çok fazla reaksiyon bölgesinin birbirlerini etkileyen bir bariyer meydana getirmesinden kaynaklanabileceği belirtilmiştir.
Agregaların reaktivitesi ile ilgili çelişkili sonuçların, agrega-ların reaktiviteleri arasındaki farktan meydana gelebileceği gibi farklı çimento/agrega oranları veya farklı alkali içeriği gibi karışım parametrelerinden ve farklı deney koşullarından da kaynaklanabileceği unutulmamalıdır [40].
Genel olarak, reaksiyon için geniş bir yüzey alanına sahip, kötü kristalize, fazlaca kafes kusuruna sahip, amorf, camsı, mikro-gözenekli agregaların reaksiyona daha yatkın olduğu söylenebilir [58]. Bu bağlamda, agrega tanelerinin inceliği, agreganın yapısında bulunan mikro-çatlak veya mikro-göze-nekler reaksiyona elverişli yüzey alanını arttırdığından önem taşımaktadır [40,68]. Ortamdaki alkali varlığı ve miktarının da agreganın reaktivitesi ve reaksiyonun oluşmasını etkile-yen önemli faktörler olduğu kanıtlanmıştır. Daha fazla alkali bulunması, boşluk çözeltisindeki hidroksil iyonu yoğunluğu-nu artıracağından daha fazla silisin çözülmesine zemin ha-zırlayabilir. Buna göre, alkalisi yüksek bir ortamda belli bir agrega daha fazla genleşmeye yol açabilir [20]. Fournier vd. [69] reaktif olmayan kumlardaki bazı bileşenlerin yüksek al-kalin ortamda reaktif hale geldiğini göstermiştir.
Agrega ile ilgili önemli başka bir konu da agrega tarafından betonda salıverilen alkalilerdir. Bu konuya aşağıda değinil-miştir.
76
HAZIR
BETON
.DVÐP$UDOÐN
November - December
7.2. Betonun Alkali İçeriği
Klinkerde alkaliler, klinker tanelerinin yüzeyinde serbest hal-de veya klinker minerallerine bağlı olarak bulunabilir. Klinker-deki tüm mineraller alkali tutabilme özeliğine sahiptir. Ancak, sodyumun çoğu C3A’da, potasyum ise genelde belit ile camsı fazda bulunmaktadır. Alkali içeren klinker hidrate olduğunda, yüzeyindeki ve yapısındaki alkaliler farklı hızda boşluk çözel-tisine salıverilir. Suda çözünebilir sülfatlar halinde bulunan alkaliler kısa sürede çözeltiye geçerken minerallere bağlı olan alkaliler bulundukları bileşenlerin hidratasyon hızına bağlı olarak zamanla salıverilir [23].
ASR hasarı gören betonların çoğunun yüksek alkali içerikli çimento ile üretildiği bilinmektedir. Normal portland çimen-tosunda diğer oksitlere kıyasla az miktarda sodyum ve po-tasyum oksit bulunmaktadır. Çimentonun alkali içeriği, ham-maddenin doğal özeliklerine bağlı olduğundan bazı yörelerde düşük alkali içerikli çimento üretmek mümkün değildir. Ayrı-ca, çevre koruma ile ilgili yönetmelikler ve enerji tasarrufu amacıyla uygulanan kuru üretim ve ön ısıtma tekniği düşük alkali içerikli çimento üretimini kısıtlamaktadır.
ASR potansiyelinin olabileceği durumlarda bazı Avrupa ülke-leri ile Kanada betonun toplam alkali içeriğini 3 kg/m3 ile
sı-nırlandırmaktadır. İngiltere’de toplam alkali içeriğine mineral ve kimyasal katkılar, bazı agregalar ve karışım suyundan ge-len alkaliler de dahil edilmektedir. Kanada’da Na2Oeşd uçucu külde %4.5, cürufta ise %1 değerini aşmadığı sürece bu mal-zemelerin alkali içerikleri hesaba katılmamaktadır. Amerika Birleşik Devletleri’nde betonun toplam alkali içeriğini sınır-landırmak yerine Na2Oeşd içeriği %0.6 değerinin altında olan çimentonun kullanılması önerilmektedir. Ancak, düşük alkali içerikli çimento ile yapılan betonlarda; alkali göçü, yüksek re-aktiviteli agrega kullanımı, mineral ve kimyasal katkılardan, karma suyundan veya agregadan gelen alkaliler gibi sebep-lerden dolayı ASR oluşma riski olduğu bildirilmiştir [58,70]. Betona çimento dışındaki diğer kaynaklardan gelen alkali miktarı %0.2 kg/m3’ün üzerinde ise toplam reaktif alkalinin
hesabında dikkate alınması gerekmektedir [40]. Ayrıca, farklı agregalar için ‘güvenli alkali içeriği’ belirlenmesi gerekir.
Betonu oluşturan malzemeden gelen alkalilere ilaveten sert-leşmiş betonun, deniz suyu, bazı yeraltı suları ve buz çözücü tuzlarla teması sonucunda bünyesine aldığı alkalilerin de göz önünde bulundurulması gerekmektedir. Bu gibi kaynaklardan emilen alkali miktarı, betonun geçirimliliğine, alkali içeren su ile temas ettiği süreye ve alkali kaynağının tipine bağlıdır [23].
Çimento alkalilerinin yanı sıra bazı volkanik camlar, yıkanmamış
deniz kumu, altere feldspat, mika, kil ve zeolit gibi mineraller içeren agregaların da betonun boşluk çözeltisi alkali seviyesine katkıda bulunduğu belirlenmiştir. Grattan-Bellew [71], kireçta-şı agregasındaki kil mineralleri, Berube vd. [72] ve Constan-tiner ile Daimond [73] feldspatça zengin agregaların, Goguel [74] ise su/çimento oranı ile ince agrega içeriği yüksek olan karışımlarda bazı bazaltların boşluk çözeltisi alkali seviyesini arttırdığını vurgulamıştır. Lu vd. [75], sıcaklığın bu bağlamda etkili olduğu sonucuna varmıştır. Agregadan salıverilen alkali-nin, alkali minerali türü, boşluk çözeltisi/agrega oranı, agrega kaynaklı olmayan boşluk çözeltisindeki diğer alkalilerin türü ve pH değerine bağlı olduğu bildirilmiştir [20]. Berube vd [76] 17 farklı agregadan salıverilen alkali miktarını belirlemiştir. Agre-ga türüne bağlı olarak bu değerlerin bir m³ betonda 0.1 ile 1.6 kg eşdeğer Na O arasında değiştiği, ağırlıklı olarak ise 0.45 ile 0.70 kg eşdeğer Na2O arasında olduğu açıklanmıştır.
Beton içinde nemin hareketi ve ıslanma-kuruma döngüleri çözünen alkalilerin beton yüzeyinde birikmesine neden olur [58]. Diamond [77], ıslanma-kuruma tekrarında alkalilerin bir kısmının kalıcı olarak sabitlendiğini ve tekrar ıslanma ile çö-zünemez hale geldiğini belirtmiştir.
Mineral katkılardan, F sınıfı uçucu küllerde bulunan alkalilerin çoğu potansiyel olarak ortama salıverilmek için hazırdır. Al-kali içeriğinin büyük bir bölümünü camsı fazda çözünür halde bulunduran cüruflar da ortama kolaylıkla alkali salabilir. Buna ilaveten mineral katkılar ile ilgili aşağıdaki hususlar dikkate alınmalıdır: a) Mineral katkıda, özellikle uçucu küllerde, alkali-ler homojen dağılmayıp çoğu zaman tanealkali-lerin yüzeyinde yer almaktadır. b) Katkının çimento ile yavaş reaksiyona girdiği unutulmamalıdır, örneğin cüruflu çimento içeren betonlarda yıllar sonra hidrate olmamış cüruf bulunabilir. Ancak, ASR yavaş ilerleyen bir reaksiyon olduğundan, kaynağından ba-ğımsız olarak ortama salıverilen alkalilerin zamanla reaksi-yona katılma potansiyeli bulunmaktadır [23].
7.3. Nem Durumu
Betonda bulunan nem, alkali iyonlarının reaksiyon bölgeleri-ne göçünü kolaylaştırma ve oluşan ASR jelinin genleşmesini sağlama bakımından önemlidir. Buna göre, nemin ve alkali içeren çözeltilerin beton içerisine ilerleyişini önlemek için, en basit yol olarak su/çimento oranını düşürmek ve yeterli sürede uygun bir kür rejimi uygulayarak, beton geçirimlili-ğinin azaltılması düşünülebilir. Ancak, geçirimliliğin bu şe-kilde azaltılması ASR açısından avantajlı olmayabilir. Düşük su içeriği, boşluk çözeltisi pH’ının yüksek olmasına neden olur. Ayrıca, boşluk oranı düşük olan bir betonda oluşan ASR genleşmesi daha fazla gerilme yaratır. Yukarıda söz edilen negatif etkilerle karşılaşmamak için, en iyi yaklaşım mineral
katkı kullanarak geçirimliliğin azaltılmasıdır [14]. ASR’den etkilenen yapıların su içeriği genelde, boşluk çözeltisinin termodinamik durumunu yansıtan, bağıl nem (BN) ile ifade edilmektedir. Bu değerin yapılarda ölçülmesinin zor ve so-nuçların çok güvenilir olmadığı bilinmektedir. Buna rağmen, çok sayıda başka faktörle beraber, betonda ASR oluşması için kritik BN’nin %80-90 arasında olduğu açıklanmıştır [78]. Nemli ortamla temasta bulunan beton elemanın kaplanması ASR genleşmesini azaltabilir [79]. Yüzey kaplamaları, reak-siyon hasarı başladıktan sonra ilerleyişini durdurmak için ta-mir amaçlı olarak da uygulanmaktadır.
7.4. Ortam Sıcaklığı
Çoğu kimyasal reaksiyonda olduğu gibi alkali silis reaksiyonu da artan sıcaklıkla hızlanır. Ayrıca, flint gibi normal sıcaklık-ta az reaktif olan bazı agregaların yüksek sıcaklıklarda jel oluşumuna neden olduğu bilinmektedir. Sıcaklık aynı zamanda reaksiyonunun ikinci aşaması olan jelin su emmesi, oluşan genleşmenin mikro-çatlaklara yol açması ve devamında betonda hasar meydana getirmesini de etkilemektedir. Dia-mond [80], yüksek sıcaklıklarda reaksiyon ve genleşmenin daha erken başlayarak daha hızlı devam ettiğini, zaman geç-tikçe hem reaksiyonun hem de genleşme hızının azaldığını, tersi olarak, düşük sıcaklıklarda reaksiyonun yavaş ilerlediğini ve genleşmenin zamanla yüksek sıcaklıklarda görülen seviye-ye yaklaştığını veya onu geçtiğini gözlemlemiştir.
Bu gözlemler için farklı açıklamalar getirilmiştir. Düşük sı-caklıkta daha yavaş genleşme, reaksiyonun daha yavaş oluşuna ve alkalilerin reaksiyon alanına daha yavaş göçüne bağlanmıştır. Ayrıca, maksimum genleşme basıncının jelin belli bir su içeriğine sahip olduğunda oluştuğu bilinmekte-dir. Bu seviyeden sonra jelin giderek sıvılaştığı, çatlaklara sızdığı ve oluşturduğu basıncın azaldığı açıklanmıştır. Düşük sıcaklıklarda, jelin maksimum genleşme basıncına ulaşacağı süre uzadığından daha fazla genleşme oluşabilmektedir. Alternatif bir hipotez ise farklı sıcaklıklarda farklı yapıya veya kompozisyona sahip jel oluştuğudur. Düşük sıcaklıklarda daha fazla genleşme basıncı oluşturan tipte jelin oluştuğu düşünülmektedir [23].
7.5. Diğer Faktörler
Betonun geçirimliliği, dış alkaliler, buz çözücü tuzlar ve buhar kürü uygulaması gibi faktörler de ASR’yi etkilemektedir.
Düşük su/çimento oranı, mineral katkı kullanımı vb. önlem-lerle geçirimliliği azaltılan betonlarda nem ve alkalilerin ha-reketinin zorlaştığı, dolaysıyla, ASR genleşmelerinin azaldığı vurgulanmıştır [58,81].
Buz çözücü tuzlar, deniz suyu, yeraltı suyu ve endüstri atığı su-larda bulunan alkaliler, özellikle çatlamış veya geçirimli beton-lar da ASR genleşmelerini arttırabilir. Bu alkalilerden korun-mak için betonun geçirimliliğini azaltkorun-mak ve/veya koruyucu kaplamalarla alkali girişine engel olmak gerekmektedir [58].
Sibbick ve Page [71], tuzlu su ile temasta olan betonda olu-şabilecek ASR hasarının beklenenden fazla olduğunu, böyle bir durumda betonun toplam alkali içeriğinin 3 kg/m3 Na
2Oeşd
limitinde olmasının koruyucu olmadığını öne sürmüştür. Sha-yan ve Ivanusec [82], reaktif agrega içeren, fazladan alkali ve alçı katılan buhar kürü uygulanan harçlarda, alçı katılma-mış olanlara kıyasla daha fazla genleşme gözlemlemiştir. Araştırmacılar, bu etkinin gecikmiş etrenjit oluşumu (DEF) sonucunda meydana geldiğini belirtmiştir. Aynı deney, reak-tif olmayan agrega kullanılarak yapıldığında, tek başına DEF oluşumunun aynı hasarı yaratmadığını göstermiştir. Buhar kürü uygulandığında oluşan ASR genleşmesi DEF genleşme-sine eklenerek daha büyük hasara yol açtığı vurgulanmıştır.
8. ASR HASARININ TEŞHİSİ
Beton yapılarda ASR genleşmesi sonucunda oluşan çatlak-ların yapısal ve kullanım açısından sorunlar yaratığı bilin-mektedir. Geleneksel teşhis yöntemleri, yüzeyde görülen çatlakların belirlenmesi ve hasarlı betondan alınan karot dayanımının belirlenmesine dayalıdır. Ancak, betonda ASR sonucu oluşan hasarın beton basınç dayanımından ziyade elastisite modülünü ve çekme dayanımını etkilediği bilinmek-tedir [83]. ASR hasarı betonun petrografik analiziyle de tes-pit edilebilir. Bu amaçla, beton kesitlerinin mikroskop altında incelenmesiyle reaktif agrega ve ASR ürünleri belirlenebilir. Ancak bu yöntemle hasarın ne mertebede olduğu belirlene-mez. Şekil 3’te görüldüğü gibi ASR jeli agrega içerisinde veya çevresinde bulunabilir. ASR hasarlarının tespitinde, betonda oluşan genleşmeler, çatlaklar, yüzeysel tortular, parça atma-lar ve renk değişimleri de dikkate alınabilir.
ASR sonucu oluşan ve teşhis amacıyla de değerlendirilen, genleşme ve çatlama, yüzeysel tortular, parça atma ve yer değiştirme gibi etkilere aşağıda değinilmiştir.
8.1. Genleşme ve Çatlama
ASR genleşmesi, reaktif agreganın içinde veya yüzeyinde jel oluşumu ve jelin su emmesi ile başlar. Su emen jel, her yönde yaklaşık 10 MPa basınç gerilmesi oluşturur. Basınç sonucu agregayı saran çimento hamurunda oluşan hacim artışını karşılayan minimum çatlak sayısı üçtür ve genelde bu çatlaklar birbiri ile 120o açı yapar. Bu çatlaklar üç-dört
kollu yıldız şeklinde agrega etrafından başlayarak yayılır.
78
HAZIR
BETON
.DVÐP$UDOÐN
November - December
Şekil 6. Parapet elemanı, Val de Mare Barajı, Jersey [25,40]
9. SONUÇ
Bu bildiride betonda oluşan alkali-silis reaksiyonunun kısa ta-rihçesi, reaksiyonun oluşma ve genleşme mekanizması, orta-ya çıkan ürünlerin kompozisyonları ve bunların genleşmeye olan etkisi ele alınmıştır. Ayrıca agrega özellikleri, betonun alkali içeriği, nem durumu, ortam sıcaklığı ve su/çimento ora-nı gibi faktörlerin alkali-silis reaksiyonuna etkisi tartışılmıştır.
Kaynaklar
1. Kocaçıtak, S., “A Note of Information Regarding to Alkali-Aggregate Reaction in Turkey”, Symposium on Alkali-Alkali-Aggregate
Reaction, Reyjavik, Iceland, pp. 259-262, 1975.
2. Andiç-Çakır, Ö., Çopuroğlu, O., Katayama, T., “A Review of Alkali-Silica Reactivity in Turkey: A Case Study from Izmir, West Anatolia”, Proc. 14th International Conference on Alkali
Aggregate Reaction, TX, Austin, 10 p, 2012.
3. Katayama, T., “Alkali Aggregate Reaction in the Vicinity of Izmir, Western Turkey”, In: Berube, M.A., Fournier, B., Durand, B., (editors):
Alkali Aggregate Reaction in Concrete , Proc. 11th International Conference, Quebec, Canada, pp. 365-374, 2000.
4. Çopuroğlu, O., Andiç-Çakır, Ö., Broekmans, M.A.T.M., Kühnel, R. “Mineralogy, Geochemistry and Expansion Testing of an Alkali-Reactive Basalt from Western Anatolia, Turkey”, In: I. Fernandes et al (editors), Proceedings of 11th Euroseminar on Microscopy
Applied to Building Materials, Porto, Portugal, 2007.
5. Korkanç, M., Tuğrul, A., “Evaluation of Selected Basalts from Niğde, Turkey, as Source of Concrete Aggregate”, Engineering
Geology, (75), pp. 291-307, 2004.
6. Ramyar, K., Kişisel Tecrübe.
7. Erik, D., Mutlutürk, M., “Alkali-Silica Reactivity Features of Gravel-Sand Aggregates in Koç River (Hafik-Sivas)”, ROCKMEC
2004 – VIIth Regional Rock Mechanics Symposium, Sivas,
Turkey, 2004.
8. Aşık, İ., Şen, H., Ergintav, Y., Ünsal, A., Şentürk, E., Bayrak, E. “Alkali Agrega Reaksiyonu Yönünden Zararlı Olan Bir Ocağın İyileştirilmesi”, Beton 2004, İstanbul, 2004.
9. Sağlık, A., Kocabeyler, M.F., Orkun, Y., Halıcı, M., Tunç, E., “Deriner Barajı ve HES İnşaatı Kütle Betonunda Kullanılması Planlanan Agregalarda Alkali-Silika Reaksiyonu Riski ve Önlenmesine Yönelik Yürütülen Çalışmalar”, 5. Ulusal Beton Kongresi, 205-224, 2003. 10. Bektaş, F., Topal, T., Göncüoğlu, M.C., Turanli, L., “Evaluation of the Alkali Reactivity of Cherts from Turkey”, Construction and
Building Materials, (22), pp. 1183-1190, 2008.
11. Yıldırım, K., Sümer, M., Uysal, M., “Uçucu Külün Alkali-Silis Reaksiyonuna Etkisinin Araştırılması”, 8. Ulusal Beton Kongresi, TMMOB İnşaat Mühendisleri Odası, İzmir, 99-107, 2011.
12. Thomas, M.D.A., Bleszynski, R.F., “The Use of Silica Fume to Control Expansion due to Alkali-Aggregate Reactivity in Concrete- a Review” In: J. Skaney, S. Mindess (editors), Materials Science of
Concrete VI American Ceramic Society, pp. 377-433, 2000.
13. Duchesne, J., Berube, M.A., “Long-Term Effectiveness of Supplementary Cementing Materials against Alkali-Silica Reaction”,
Cement and Concrete Research, 31, pp. 1057-1063, 2001.
14. ACI, “State of the Art Report on Alkali Aggregate Reactivity”, ACI Committee 221, ACI 221.1R-98, 31 p, 1998.
15. Hobbs, D.W., Alkali-Silica Reaction in Concrete, Thomas Telford Ltd, London, 1988.
16. Glasser, F.P., “Chemistry of Alkali-Aggregate Reaction”, pp. 30-53, The Alkali-Silica Reaction in Concrete, R.N. Swamy (editor), Van Nostrand Reinhold, New York, 333 p., 1992.
17. Thomas, M.D.A., “The Effect of Supplementary Cementing Materials on Alkali-Silica Reaction: a Review”, Cement and Concrete
Research, 41, pp. 1224-1231, 2011.
18. Taylor, H.F.W., Cement Chemistry, Academic Pres, London, 1990.
19. Hou, X., Struble, L.J., Kirkpatrick, R.J., “Formation of ASR Gel and the Roles of C-S-H and Portlandite”, Cement and Concrete
Research, 34, pp. 1683-1696, 2004.
20. Lindgard, J., Andiç-Çakır, Ö., Fernandes, I., Ronning, T.F., Thomas, M.D.A., “Alkali-Silica Reactions (ASR): Literature Review on Parameters Influencing Laboratory Performance Testing”, Cement
and Concrete Research, 42, pp. 223-243, 2012.
21. Dent-Glasser, L.S., “Osmotic Pressure and Swelling of Gels”,
Cement and Concrete Research, 9, pp. 515-517, 1979.
22. Dent-Glasser, L.S., Kataoka, N., “The Chemistry of Alkali-Aggregate Reactions”, 1-7, Proceedings of the Fifth International
Conference on Alkali-Aggregate Reactions, S 252/23, 66 p., 1981.
23. Swamy, R.N., “Testing for Alkali Silica Reaction”, pp. 54-95,
The Alkali-Silica Reaction in Concrete, R. N. Swamy (editor), Van
Nostrand Reinhold, New York, 333 p., 1992.
24. Ozol, M.A. “The Pessimum Proportion as a Reference Point in Modulating Silica Reaction, Proc. Symposium on
Alkali-Aggregate Reaction, Preventive Measures, pp. 113-130, 1975.
25. Poole, A.B., “Introduction to Alkali-Aggregate Reaction in Concrete”, pp. 30-53, The Alkali-Silica Reaction in Concrete, R. N. Swamy (editor), Van Nostrand Reinhold, New York, 333 p., 1992. 26. Grattan-Bellew, P.E., “Petrographic and Technological Methods for Evaluation of Concrete Aggregates”, In: V.S. Ramachandran, J.J. Beaudoin (editors), Handbook of Analytical Techniques in
Concrete Science and Technology Principles, Techniques and Applications , Noyes Publication, pp. 63-98, 2001.
80
HAZIR
BETON
.DVÐP$UDOÐN
November - December
27. RILEM TC106-AAR, “Alkali Aggregate Reaction”, A. TC 106-2-Detection of Potential Alkali-Reactivity of Aggregates- the Ultra-Accelerated Mortar Bar Test, B. TC 106-3-Detection of Potential Alkali-Reactivity of Aggregates- Method for Aggregate Combinations Using Concrete Prisms, Materials and Structures, 336, pp. 283-293, 2000.
28. Shayan, A., “The Pesimum Effect in an Accelerated Mortar Bar Test Using 1M NaOH Solution at 80°C”, Cement and Concrete
Research, 14, pp. 249-255, 1992.
29. Bektaş, F., Turanlı, L., Topal, T., Göncüoğlu, M.C., “Alkali Reactivity of Mortars Containing Chert and Incorporating Moderate-Calcium Fly Ash”, Cement and Concrete Research, 34, pp. 2209-2214, 2004.
30. Buck, A.D., Mather, K., Methods for Controlling Effects of
Alkali-Silica Reaction in Concrete, Army Engineer Waterways
Experiment Station Vicksburg MS Structures Lab., Accession no ADA178479, 69 p., 1987.
31. Thaulow, N., Hjorth Jakobsen, U., Clark, B., “Composition of Alkali Silica Gel and Ettringite in Concrete Railroad Ties: SEM-EDX and X-Ray Diffraction Analyses”, Cement and Concrete Research, 26, 4, pp. 309-318, 1996.
32. Kawamura, M., Arano, N., Terashima, T., “Composition of ASR Gels and Expansion of Mortars”, In: M. Cohen, S. Mindess, J. Skalny (editors), Materials Science of Concrete: Special
Volume-The Sidney Diamond Symposium, American Ceramic Society,
Westerville, OH, pp. 261-276, 1998.
33. Brouxel, M., “The Alkali-Aggregate Reaction Rim: Na O, Si O, K O and CaO Chemical Distribution”, Cement and Concrete
Research, 23, pp. 309-320, 1993.
34. Lu, D., Fournier, B., Grattan Bellew, P.E., “Evaluation of Accelerated Test Methods for Determining Alkali-Silica Reactivity of Concrete Aggregates”, Cement and Concrete Research, 28, pp. 546-554, 2006.
35. Diamond, S., Thaulow, N., “A Study of Expansion due to Alkali-Silica Reaction as Conditioned by the Grain Size of the Reactive Aggregate”, Cement and Concrete Research, 4, pp. 591-607, 1974. 36. Peterson, K., Gress, D., Van Dam, T., Sutter, I., “Crystallized Alkali-Silica Gel in Concrete from the Late 1890s”, Cement and
Concrete Research, 36, pp. 1523-1532, 2006.
37. Fernandes, I., “Composition of Alkali-Silica Reaction Products at Different Locations within Concrete Structures”, Materials
Characterization, 60, pp. 655-668, 2009.
38. Kundsen, T., Thaulow, N., “Quantitative Microanalyses of Alkali-Silica Gel in Concrete”, Cement and Concrete Research, 5, pp. 443-454, 1975.
39. Moranville-Regourd, M., “Products of Reaction and
Petrographic Examination”, Proc. 8th International Conference on Alkali-Aggregate Reaction, K. Okada, S. Nishibayashi, M.
Kawamura, (editors) Kyoto, Japan, pp. 445-456, 1989.
40. Andiç-Çakır, Ö., “Alkali-Agrega Reaktivitesinin Tespitinde
Kullanılan Deney Metotlarının İncelenmesi”, Ege Üniversitesi,
İnşaat Mühendisliği Bölümü, Doktora Tezi, 252 sayfa, 2007.
41. Cole, W.F., Lancucki, C.J., “Products Formed in an Aged Concrete: the Occurrence of Okenite”, Cement and Concrete
Research, 13, pp. 611-618, 1983.
42. Thordal Andersen, K., Thaulow, N., “The Study of Alkali Silica Reactions in Concrete by the Use of Fluorescent Thin-Sections”,
Petrography Applied to Concrete and Aggregates, B. Erlin, D.
Stark (editors), ASTM STP 1061, ASTM, Philadelphia, USA, pp. 71-89, 1990.
43. Kurtis, K.E., Monteiro, P.J.M., Brown, J.T., Meyer-Ilse, W., 1997,
In Situ Alkali Silica Reaction Observed by X-Ray Microscopy,
The center for x-ray optics, Lawrence Berkeley National Laboratory, Advanced Light Source: Compendium of User Abstracts and Technical Reports, LBNL-39981/UC-411: 1993-1996.
44. Kurtis, K.E., Monteiro, P.J.M., Brown, J.T., Meyer-Ilse, W., “Expansive Reactions in Concrete Observed by Soft X-Ray Transmission Microscopy”, Materials Research Society
Symposium Proceedings, v. 524, pp. 3-9, 1998.
45. Kirkpatrick, R.J., MAS Nuclear Resonance Spectroscopy
of Cement Systems, ACBM Seminar, Northwestern University,
Evanston, IL, 1991.
46. Gutteridge, W.A., Hobbs, D.W., “Some Chemical and Physical Properties of Beltane Opal Rock and its Gelatinous Alkali-Silica Reaction”, Cement and Concrete Research, 10, pp. 183-194, 1980. 47. Swamy, R.N., Alkali Aggregate Reaction – the Bogeyman of
Concrete, American Concrete Institute Special Report 144, Mehta,
P.K. (editor), ACI, Farmington Hills, MI, 683 p., 1994.
48. Hansen, W.C., “Studies Relating to the Mechanism by which Alkali-Aggregate Reaction Produces Expansion in Concrete”,
Journal of ACI, 40 (3), pp. 213-227, 1944.
49. Vivian, H.E., Studies in Cement Aggregate Reaction, Bulletin No.256, Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization, Australia, Melbourne, Part X, pp. 13-20, 1950. 50. Prezzi, M., Monteiro, P.J.M., Sposito, G., “Alkali-Silica Reaction-Part I: Use of Double Layer Theory to Explain the Behaviour of Reaction Product Gels”, ACI Materials Journal, 94 (1), pp. 10-17, 1997.
51. Diamond, S., “Chemistry and Other Characteristics of ASR Gels”, pp. 31-40, Proceedings 11th Int. Conf. on Alkali-Aggregate Reaction, Ed. Berube, M.A., Fournier, B., Durand, B., Quebec, QC,
Canada, 1406 p., 2000.
52. Powers, T.C., Steinour, H.H., “An Interpretation of Some Published Researches on the Alkali-Aggregate Reaction Part II-a Hypothesis Concerning Safe and Unsafe Reactions with Reactive Silica in Concrete”, Journal of ACI, 51 (4), pp. 785-812, 1955. 53. Wang, H., Gillott, J.E., “The Effect of Superplasticisers on Alkali Silica Reactivity”, Proc. 8th International Conference on Alkali Aggregate Reaction, Kyoto, Japan, pp. 187-192, 1989.
54. Chatterji, S., Jensen, A.D., Thaulow, N., Christensen, P., “Studies of Alkali-Silica Reaction Part 3 Mechanism by which NaCl and Ca(OH)2 Affect the Reaction”, Cement and Concrete Research,
16, pp. 246-254, 1986.
55. Chatterji S., “Mechanism of Alkali-Silica Reaction and Expansion”, Proc. 8th International Conference on Alkali-Aggregate Reaction, K. Okada, S. Nishibayashi, M. Kawamura,
(editors), Kyoto, Japan, pp. 101-106, 1989.
56. Chatterji, S., Thaulow, N., “Some Fundamental Aspects of Alkali-Silica Reaction”, Proc. 11th Int. Conf. on Alkali-Aggregate Reaction, M.A. Berube, B. Fournier, B. Durand, (editors) Quebec,
57. Helmuth, R., Stark, D., “Alkali-Silica Reactivity Mechanisms”, F. Skalny (editor), Materials Science of Concrete III, The American
Ceramic Society, Westerville, OH, pp. 131-138, 1992.
58. Farny, J.A., Kosmatka, S.H., “Diagnosis and Control of Alkali-Aggregate Reactions in Concrete”, Concrete Information, Portland Cement Association, 23 p., 1997.
59. Hobbs, D.W., Gutteridge, W.A., “Particle Size of Aggregate and its Influence upon the Expansion Caused by the Alkali Silica Reaction”, Magazine of Concrete Research, 31 (109), pp. 235-242, 1979.
60. Han, S., Fang, M., “Alkali-Aggregate Reaction under High Temperature, High Pressure and High Alkali Content”, Journal of
Nanjing Institute of Chemical Technology, pp. 1-10, 1984.
61. Kawamura, M., Takamoto, K., Hasaba, S., “Application of Quantitative EDXA Analysis and Micro-Hardness Measurements to the Study of Alkali-Silica Reaction Mechanisms”, Proc. 6th International Conference on Alkali in Concrete, Danish Concrete
Association, Idorn, G.M., Rostom, S. (editor), Copenhagen, pp. 167-174, 1983.
62. Poyet, S., Sellier, A., Capra, B., Foray, G., Torrenti, J.M., Cognon, H., Bourdarot, E., “Chemical Modelling of Alkali Silica Reaction: Influence of Reactive Aggregate Size Distribution”, Materials and
Structures, 40 (2), pp. 419-428, 2007.
63. Multon, S., Cyr, M., Sellier, A., Diederich, P., Petit, L., “Effects of Aggregate Size and Alkali Content on ASR Expansion”, Cement and
Concrete Research, 40 (4), pp. 508-516, 2010.
64. Mehta, P.K, Monteiro, P.J.M., Concrete Microstructure,
Properties and Materials, Prentice-Hall Inc., Englewood Cliffs, New
Jersey, 659 p., 1993.
65. Nishibayashi, S., Yamura, K., “Effect of Reactive Fine Aggregate on Expansion Characteristics of Concrete due to Alkali Aggregate Reaction”, Proc. 9th International Conference on Alkali-Aggregate Reaction in Concrete, London, pp. 723-730, 1992.
66. Zhang, C., Wang, A., Tang, M., Wu, B., Zhang, N., “Influence of Aggregate Size and Aggregate Size Grading on ASR Expansion”,
Cement and Concrete Research, 29, pp. 1393-1396, 1999.
67. Ramyar, K., Topal, A., Andiç, Ö., “Effects of Aggregate Size and Angularity on Alkali-Silica Reaction”, Cement and Concrete
Research, 35 (11), pp. 2165-2169, 2005.
68. Merriaux, K., Lecomte, A., Degeimbre, R., Darimont, A., “Alkali Silica Reactivity with Pessimum Content on Devonian Aggregates from the Belgian Arden Massive”, Magazine of Concrete Research, 55 (5), pp. 429-437, 2003.
69. Fournier, B., Chevier, R., De Grosbois, M., Lisella, R., Folliard, K., Idekar, J., Shehata, M., Thomas, M., Baxer, S., “The Accelerated Concrete Prism Test (60°C): Variability of the Test Method and Proposed Expansion Limits” In: M. Tang, M. Deng (editors), 12th Int.
Conf. On Alkali-Aggregate Reaction in Concrete, International
academic Publishers- World Publishing corporation, Beijing, China, pp. 314-323, 2004.
70. Sibbick, R.G., Page, C.L., “Threshold Alkali Contents for Expansion of Concrete Containing British Aggregates”, Cement and Concrete Research, 22, pp. 990-994, 1991.
71. Grattan-Bellew, P.E., “Alkali Contribution from Limestone Aggregate to Pore Solution of Old Concrete, ACI Materials Journal, V.91, No.2, pp. 173-177, 1994.
72. Berube, M.A., Frenette, J., Pedneault, A., Rivest, M., “Laboratory Assessment of the Potential Rate of ASR Expansion of Field Concrete”, Cement, Concrete and Aggregates, 24 (1), pp. 13-19, 2002.
73. Constantiner, D., Diamond, S., “Alkali Release from Feldspars into Pore Solutions”, Cement and Concrete Research, 33, pp. 549-554, 2003.
74. Gougel, R., “Alkali Release by Volcanic Aggregates in Concrete”,
Cement and Concrete Research, 25 (4), pp. 841-852, 1995.
75. Lu, D., Zhou, X., Xu, Z., Lan, X., Tang, M., Fournier, B., “Evaluation of Laboratory Test Method for Determining the Potential Alkali Contribution from Aggregates and the ASR Safety of the Three-Gorges Dam Concrete”, Cement and Concrete Research, 36, pp. 1157-1165, 2006.
76. Berube, M. A., Dorion, J.F., Rivest, M., “Distribution of Alkalis in Concrete Structures Affected by Alkali-Silica Reactivity and Contribution by the Aggregates”, In: M.A. Berube, B. Fournier, B. Durand (editors), 11th Int. Conf. on Alkali-Aggregate Reaction in
Concrete, Canada, pp. 139-148, 2000.
77. Diamond, S., “Alkali Silica Reactions- Some Paradoxes”,
Cement and Concrete Composites, 19, pp. 391-401, 1997.
78. Larive, C., Laplaud, A., Couusy, O., “The Role of Water in Alkali-Silica Reaction” In: M.A. Berube, B. Fournier, B. Durand (editors),
11th Int. Conf. on Alkali-Aggregate Reaction in Concrete, Canada,
pp. 61-69, 2000.
79. Stark, D., Morgan, B., Okamoto, P., Eliminating or Minimizing
Alkali-Silica Reactivity, Strategic Highway Research Program,
National Research Council, Washington, DC, 266 p., 1993.
80. Diamond, S., Barneyback, R.S Jr, Struble, L.J., “On the Physics and Chemistry of Alkali Silica Reactions”, pp. 1-11, Proceedings of
the Fifth Conference on Alkali-Aggregate Reaction in Concrete,
S252/22, 66 p., 1981.
81. Stark, D., Effects of Water Cement Ratio on Expansion due to ASR, 3-5, Concrete Technology Today, PL951, Portland Cement
Association, Skokie, Illinois, March, 1995.
82. Shayan A., Ivanusec, I., “An Experimental Clarification of the Association of Delayed Ettringite Formation with Alkali-Aggregate Reaction”, Cement and Concrete Composites, 18, pp. 161-170, 1996. 83. Swamy, R.N., Al-Asali, M.M., Engineering Properties of Concrete Affected by Alkali Silica Reaction, ACI Materials Journal, Vol. 85, pp. 367-374, 1988.
84. Figg, J., “ASR-Inside Phenomena and Outside Effects (Crack Origin and Pattern)”, pp. 152-156, P.E. Grattan-Bellew (Ed.), Concrete
Aggregate Reaction, Noyes Publications, New Jersey, 509 p., 1987.
85. Palmer, D., Alkali-Aggregate (Silica) Reaction in Concrete, Cement & Concrete Association, Advisory Note ref. 45.003, Wexham Springs, Slough, UK, 9p., 1977.
86. Palmer, D., The Diagnosis of Alkali-Silica Reaction, Report of a Working Party, British Cement Association, 44p., 1988.
